Усилительные каскады переменного напряжения и тока.
Структурная схема усилителя.
Простейшим усилительным каскадом является каскад, содержащий нелинейный управляемый элемент УЭ, как правило, биполярный или полевой транзистор, резистор R и источник энергии Е. Увеличение мощности сигнала происходит за счет этого источника. Процесс усиления осуществляется посредством изменения сопротивления УЭ, а следовательно и тока в выходной цепи. Основными параметрами усилительного каскада являются:
- коэффициент усиления по напряжению 
- коэффициент усиления по току 
- коэффициент усиления по мощности 
В зависимости от этого различают усилители напряжения, тока и мощности. Последовательное соединение каскадов усиления образует многокаскадные усилители К=К1*К2...
В зависимости от диапазона частот входных сигналов усилители подразделяются на:
- Усилители постоянного тока УПТ
- Усилители низкой частоты УНЧ
- Усилители высокой частоты УВЧ
- Импульсные усилители или широкополосные ШПУ
- Узкополосные усилители или избирательные.
Основные показатели усилителей
1. Входные данные усилителя - входное напряжение, ток, мощность и сопротивление.
2. Выходные данные - выходное напряжение, ток, мощность и сопротивление.
3. Коэффициенты усиления. Часто модули коэффициентов усиления выражаются в децибелах Ku=20lgKu, Ki=20lgKi, Kp=10lgKp. Тогда общий коэффициент усиления равен сумме коэффициентов.
|
|
|
4. Коэффициент полезного действия выходной цепи усилительного элемента - отношение мощности сигнала на выходе к потребляемой мощности от источника питания 
.
5. Линейные искажения - искажения вызванные наличием в схеме усилителя линейных элементов - конденсаторы катушки резисторы.
6. Частотные искажения - искажения возникающие из-за неравномерного усиления гармоник основного сигнала.
7. Фазовые искажения - искажения возникающие из-за неравномерного прохождения во времени гармоник основного сигнала.
8. Полоса пропускания - диапазон частот усиливаемых в пределах заданных искажений.
9. Нелинейные искажения - искажения вызванные наличием в схеме усилителя нелинейных элементов - транзисторы, диоды.
10. Собственные шумы - сигналы на выходе усилителя при отсутствии усиливаемых сигналов на входе.
Однокаскадные усилители.
Усилительный каскад с общим эмиттером.
В соответствии со 2 законом Кирхгофа для коллекторной цепи усилителя можно записать Ек=Uк+RкIк (1). Вольтамперная характеристика резистора является линейной, а транзистора нелинейной. Рассчитать такую цепь можно графически по динамическим характеристикам. Для этого на семействе коллекторных характеристик строится нагрузочная линия (вольтамперная характеристика резистора Rк) по двум точкам: на оси абцисс Uк=Eк при Iк=0 и на оси ординат 
при Uк=0. Точки пересечения с коллекторными характеристиками дают решение уравнения 1.
|
|
|
Анализ работы усилительного каскада удобно проводить с помощью переходной характеристики Iк=f(Iб), которую строят по точкам пересечения линии нагрузки с коллекторными характеристиками и соответствующими точками усредненной входной характеристики, повернутой на 90 градусов.
Сопротивление Rк выбирают, исходя из требуемого усиления входных сигналов. В динамическом режиме, когда усилитель нагружен на нагрузку или на вход другого усилителя линия нагрузки проходит круче, т.к. суммарное сопротивление меньше. Чтобы избежать искажений важно, чтобы проекция входного сигнала попала на прямолинейный участок переходной характеристики. Это достигается выбором рабочей точки и обеспечивается резистором Rб. Сопротивление резистора можно рассчитать по формуле 
. Откуда Iбп=(Ек-Uбп)*Rб т.е. при увеличении Rб рабочая точка смещается вверх по входной характеристике транзистора. Емкости служат для разделения постоянной и переменной составляющей входного и выходного сигналов. Благодаря тому, что коллекторный ток намного превышает ток базы, а сопротивление Rк>Rвх, выходное напряжение усилителя по такой схеме получается намного больше входного. При больших входных напряжениях переменные составляющие токов выходят за пределы линейных участков входной и переходной характеристик в результате могут наблюдаться значительные нелинейные искажения. Выходной сигнал такого усилителя является инверсным, т.е. находится в противофазе с входным сигналом. Коэффициент усиления, полученный из схемы замещения 
.
|
|
|
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 645; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!